不同施肥模式对春玉米产量•氮肥农学利用率及矿质氮分布规律的影响

摘要 [目的]以华阴市废弃地为研究对象，以春玉米为试材，研究不同施肥模式对春玉米产量、氮肥农学利用率及矿质氮分布规律的影响。[方法]设置对照组（CK）、单施化肥处理（NPK）、70%化肥+30%有机肥（7F+3M）、50%化肥+50%有机肥（5F+5M）、30%化肥+70%有机肥（3F+7M）、优化施肥+硝化抑制剂（Opt+DMPP）6种施肥模式，2019年6月至2020年11月分别对不同施肥模式的试验区域表层及剖面土壤进行取样，探究不同施肥模式对土壤表层硝态氮、铵态氮及土壤剖面硝态氮分布的影响并比较不同施肥式下2年春玉米产量的变化。[结果]2年有机无机肥配施显著增加春玉米产量（14.02 t/hm2），增幅为6.05%，Opt+DMPP处理产量为13.38 t/hm2，产量增幅不显著（P>0.05）;Opt+DMPP氮肥农学利用率最高为42.18 kg/kg;与NPK（35.03 kg/kg）相比，3F+7M显著增加氮肥农学利用率至39.06 kg/kg，3F+7M增加氮肥偏生产力至70.11 kg/kg，Opt+DMPP显著增加氮肥偏生产力，增幅为19.13%。不同施氮模式之间表层硝态氮含量存在显著差异（P<0.05）。与NPK相比，有机无机肥配施处理，硝态氮峰值显著降低;在优化施氮基础上，添加DMPP可进一步降低硝态氮峰值31.4%。不同施氮模式下0～20 cm土层铵态氮含量之间无显著差异（P>0.05）;0～200 cm土壤中硝态氮的残留量表现为NPK >7F+3M>5F+5M>Opt+DMPP>3F+7M。[结论]7F+3M施肥模式能有效增加春玉米产量，Opt+DMPP可以显著提高氮肥农学利用率和偏生产力，降低土壤表层和剖面硝态氮含量，为有机无机配施提高作物产量和保护土壤质量的研究提供参考。

关键词 有机无机肥配施;硝化抑制剂;氮肥农学利用率;硝态氮;铵态氮

中图分类号 S513  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）10-0134-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.10.030

Effects of Different Fertilization Patterns on Yield， Nitrogen Use Efficiency and Mineral Nitrogen Distribution of Spring Maize

FU  Pei1，LI Jia-xiao1，WU De-feng2

（1.Shaanxi Land Engineering Construction Group Land Comprehensive Development Co.， Ltd.，Xi’an，Shaanxi 710075;2.Northwest Branch of Shaanxi Land Engineering Construction Group Co.， Ltd.， Yulin，Shaanxi 719000）

Abstract [Objective]To investigate the effects of different fertilization patterns on yield and nitrogen use efficiency of spring maize in abandoned land of Huayin City.[Method]Six fertilization modes were set up， including control group （CK）， chemical fertilizer treatment （NPK）， 70% chemical fertilizer+30%organic fertilizer （7F+3M），50%chemical fertilizer+50% organic fertilizer （5F+5M）， 30%chemical fertilizer+70% organic fertilizer （3F+7M）， and optimized fertilization + nitrification inhibitor （Opt+DMPP）. The surface and profile soil samples of different fertilization modes were collected from June 2019 to November 2020. The effects of different fertilization modes on the distribution of nitrate nitrogen， ammonium nitrogen in surface soil and nitrate nitrogen in soil profile were explored， and the changes of spring maize yield in two years under different fertilization modes were compared.   [Result]The combination of organic and inorganic fertilizers significantly increased the yield of spring maize （14.02 t/hm2）， with an increase of 6.05%， and the yield of Opt + DMPP treatment was 13.38 t/hm2， with an insignificant increase （P>0.05）.Opt+DMPP had the highest nitrogen agronomic efficiency of 42.18 kg/kg.Compared with NPK （35.03 kg/kg）， 3F+7M significantly increased nitrogen agronomic efficiency to 39.06 kg/kg， 3F+7M increased nitrogen partial productivity to 70.11 kg/kg， and Opt+DMPP significantly increased nitrogen partial productivity by 19.13%. There were significant differences in surface nitrate content among different nitrogen application modes （P>0.05 ）. Compared with NPK treatment， the peak value of nitrate nitrogen decreased significantly under combined application of organic and inorganic fertilizers. On the basis of optimized nitrogen application， the addition of DMPP could further reduce the peak value of nitrate nitrogen by 31.4 %.  There was no significant difference in ammonium nitrogen content in 0-20 cm soil layer under different nitrogen application modes （P>0.05）.Through two years of data analysis showed that： 0-200 cm soil nitrate nitrogen residue performance： NPK > 7F+3M > 5F+5M >Opt+DMPP> 3F+7M.[Conclusion] 7F+3M fertilization model could effectively increase the yield of spring maize. Opt+DMPP could significantly improve the agronomic efficiency and partial productivity of nitrogen fertilizer， and reduce the content of nitrate nitrogen in soil surface and profile， which provided a reference for improving crop yield and protecting soil quality by combined application of organic and inorganic fertilizers.

Key words Combined application of organic and inorganic fertilizers;Nitrification inhibitor;Nitrogen agronomic efficiency;Nitrate nitrogen;Ammonium nitrogen

基金项目 陕西省土地工程建设集团内部科研项目（DJNY2019-6，DJNY2021-4）。

作者简介 付佩（1986—），女，陕西咸阳人，高级工程师，硕士，从事土地工程、分析化学研究。

通信作者，硕士，从事土壤碳氮循环研究。

收稿日期 2021-07-27

粮食是民生之本，保障粮食安全是维护国家安全的重要基础。玉米作为我国三大主粮之一，其需求量和产量均逐年递增[1]。我国国家统计局公布的数据显示，2019年全国玉米产量为26 077.89万t，单位面积产量为6 104.29 kg/hm2;2020年我国玉米产量为26 067.00万t，单位面积产量为6 316.70 kg/hm2[2]。习近平总书记高度重视粮食问题，曾强调：“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上”。玉米的稳产增产对中国人“端牢中国饭碗”具有重要意义。玉米也是陕西省重要的粮食作物[3]。陕西玉米的稳产增产对保障国家粮食安全具有重要意义，合理施肥是提高陕西玉米产量、促进陕西玉米增产稳产的重要手段之一。

在过去的近30年中，我国的化肥生产和消费量均为世界首位，其产量和用量约占世界化肥产量和用量的30%[3]。但农作物产量的增长率则呈下滑趋势。造成这种现象的主要原因是化肥的不合理施用导致化肥利用率低[4-6]，作物品质下降，产量降低[7-8]。我国施用的氮肥中平均每年有45%通过各种方式流失[9]。这些流失的氮一方面通过径流、渗透等途径引起水体富营养化，严重危害水体和土壤的健康[10];另一方面通过氨气挥发的形式和反硝化作用进入大气，严重危害大气环境，此外，这些流失的氮素通过污染饮用水和食物进入动物及人体的消化道中破坏了肠道菌群稳态[11]，危害人体健康[12]。

针对这种现象，有机无机配施成为近些年作物稳产增产的研究热点和突破点之一[13]。有机肥无机肥配施在提高作物产量和品质的同时还对有效提升土壤肥力、提高土壤微生物活性和多样性起到至关重要的作用[14-16]。冯悦晨等[17]以夏玉米为试材，探索有机无机肥配施对夏玉米产量及水氮利用的影响，结果发现相较于单施化肥和单施有机肥，有机无机配施可显著提高夏玉米产量，提升土壤剖面（0～200 cm）贮水能力，降低土壤剖面（0～300 cm）残留硝态氮含量，说明有机无机肥配施在提高旱作夏玉米产量的同时还能够提升土壤的保水能力、降低氮素淋失造成环境污染的风险。芦海灵等[18]通过施用不同比例的有机肥、饼肥、生物炭与氮磷钾化肥，探究有机无机肥配施对芝麻产量及土壤性状的影响，发现有机无机肥合理配施能够显著提升芝麻产量、品质。对土壤保水性等理化性质和土壤中蔗糖酶活性也起到改善作用，土壤蔗糖酶活性较对照提高33.3%。说明有机无机肥合理配施可提升作物产量和土壤品质。郑利芳等[19]以陕西黄土旱塬春玉米为试材，研究减氮配施不同比例有机无机控释肥和减量施氮对春玉米产量、水分利用效率及土壤硝态氮残留量的影响，发现合理配施既可以提高春玉米产量，还可以提高土壤的水分利用效率，减少收获期0～300 cm土层土壤中硝态氮残留量，为黄土高原旱作农业区春玉米的合理施肥管理提供参考。笔者以华阴市废弃地为研究对象，基于2年的田间试验观察，通过设置不同有机无机配施的施肥模式，研究其对土壤养分及春玉米产量的影响，探明不同有机无机配施对土壤中硝态氮、铵态氮分布的影响和春玉米产量变化规律;筛选出一种适合于该地区春玉米种植的施肥管理措施，以期为陕西地区春玉米的施肥管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于陕西省华阴市（110°09′E，34°58′N，海拔347 m），为暖温带半湿润半干旱季风气候，根据华阴市气象局资料统计，年均降水量为529～ 638 mm，年平均气温为13.5 ℃。该地区土壤多为砂质土，土体养分瘠薄，0～20 cm土层土壤有机质含量为18.3 g/kg，全氮含量为0.72 g/kg，有效磷含量为4.1 mg/kg，速效钾含量为70.0 mg/kg。

1.2 试验材料 供试作物为春玉米，品种为天丞288。

1.3 试验设计

共设6个处理：

①对照（CK，0 kg/hm2）;

②单施化肥处理（NPK，200 kg/hm2，春玉米氮肥施用量参考当地农业推广部门的调查，即200～300 kg/hm2）;

③70%化肥+30%有机肥（7F+3M，无机肥140 kg/hm2+有机肥60 kg/hm2）;

④50%化肥+50%有机肥（5F+5M，无机肥100 kg/hm2+有机肥100 kg/hm2）;

⑤30%化肥+70%有机肥（3F+7M，无机肥60 kg/hm2+有机肥140 kg/hm2）;

⑥优化施肥+硝化抑制剂（Opt+DMPP，化肥施用量减少15%）。

春玉米施纯氮220 kg/hm2、P2O5 26 kg/hm2、硫酸钾75 kg/hm2，每个处理重复3次，随机区组排列，供试肥料为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 12%）、硫酸钾（含钾18.3%），各处理以等氮量为基准，所有肥料均在种植前一次性作为基肥均匀撒施，并翻入0～20 cm土壤中。

田间试验小区分为取样区和收获区，土壤和植株样品均在取样区采集，收获区用于收获记录产量。

1.4 测定项目与方法